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Este trabalho apresenta um estudo do comportamento de pilares de aço em situação de incêndio, abordado desde um ponto de vista numérico. Foram realizadas cerca de meio milhar de modelagens, utilizando o programa Vulcan e códigos desenvolvidos pelo autor deste trabalho, considerando-se análise não-linear geométrica e do material, a curva temperatura-tempo ISO 834, variação das propriedades termo-mecânicas de 4 tipos de aço, para vários perfis britânicos e brasileiros. Foi estudado o efeito da dilatação térmica em pilares com restrição aos deslocamentos axiais. Foi feita uma análise paramétrica em base a um modelo constituído por um pilar e uma mola axial em uma das suas extremidades. Foram construídas curvas para determinação da temperatura crítica a partir das normas Eurocódigo 3 Parte 1-2:2005 e ANSI/AISC 360-05 que são a base de modificações que serão apresentadas nas futuras ABNT/NBR 14323 e ABNT/NBR 8800.

O interesse pelo estudo de estruturas em situação de incêndio vem aumentando dadas as inúmeras ocorrências internacionais, que resultaram em colapso estrutural de edificações. As recentes revisões das normas técnicas brasileiras reforçam a preocupação de organismos públicos e da comunidade técnica. A contribuição deste trabalho é determinar como os esforços resistentes em perfis isolados de aço são afetados pela ação térmica provenientes do incêndio, ou melhor, em função das variáveis que modelam o incêndio natural. Para tanto foi desenvolvido o programa de computador STRESFIRE capaz de calcular a ação térmica conforme curvas paramétricas, a transferência de calor para a peça de aço e o esforço resistente em função da temperatura na formulação a ser apresentada na revisão da NBR 14323:1999.

O escopo do trabalho é estudar o problema da torção uniforme em barras de seção maciça e resolvê-lo analiticamente para obter o momento de inércia à torção da seção transversal e os deslocamentos ao longo de toda a barra. Este trabalho foi desenvolvido no contexto da Teoria da Elasticidade, utilizando o método semi-inverso para determinar as equações de Saint-Venant para a torção uniforme. As seções em forma de elipse e triângulo eqüilátero foram resolvidas utilizando a função de tensão de Prandtl, a função empenamento e a sua conjugada harmônica. A seção retangular foi resolvida utilizando as funções empenamento e de Prandtl desenvolvidas em séries infinitas. Foi desenvolvida uma formulação matricial utilizando o Método de Galerkin para resolver problemas que não possuem solução fechada.

As vigas celulares ocupam um lugar de destaque crescente na construção de pontes em concreto protendido. Dentro desta opção, a tendência moderna é de se construírem pontes unicelulares cada vez mais largas, o que traz como conseqüência um aumento considerável da flexão transversal em seus elementos, especialmente em suas almas, submetendo-as a uma combinação de cisalhamento com flexão transversal que pode atingir valores importantes. Este trabalho tem por finalidade apresentar um novo critério de dimensionamento das almas das vigas de seção celular, incluindo o caso do estado limite último de fadiga. Este critério foi idealizado a partir de uma análise crítica dos modelos vigentes, os quais são analisados e comparados por meio de gráficos de interação relacionando força cortante com flexão transversal, que permitem a escolha da melhor opção para as situações de projeto. Desenvolveu-se uma investigação experimental, a fim de verificar a validade do critério de dimensionamento desenvolvido. Foram analisados os seguintes modos de colapso: esmagamento das bielas comprimidas de concreto, alongamento plástico excessivo dos estribos e ruptura dos estribos por fadiga. Os resultados experimentais mostraram uma boa aproximação do Critério de Dimensionamento Proposto e revelaram novidades nos ensaios de fadiga: a ruptura dos estribos por fadiga se deu por etapas, um estribo de cada vez, num processo gradual. A ruptura por fadiga ocorreu sistematicamente próximo à ligação da alma com a mesa inferior e não no dobramento dos estribos.

O processo de fadiga em pontes metálicas ferroviárias é um relevante problema de infraestrutura, largamente reconhecido como uma questão de segurança estrutural que precisa ser melhor compreendida. Apesar dos recentes avanços no campo da modelagem computacional, a aplicação de abordagens modernas para avaliação do comportamento à fadiga de ligações rebitadas típicas de pontes ainda é pouco explorada e impõe desafios. Nesse contexto, esta tese visa implementar metodologias de análise global-local para avaliação de detalhes rebitados de pontes ferroviárias, empregando ferramentas avançadas de análise em elementos finitos para investigação pormenorizada do processo de fadiga. Com o objetivo de contextualizar o comportamento à fadiga de ligações rebitadas, apresentam-se inicialmente as principais metodologias convencionais de avaliação, destacando as limitações dos métodos. Apresentam-se também os principais aspectos da modelagem local em elementos finitos e das metodologias de análise local, enquadrando os regimes de comportamento onde cada abordagem pode ser aplicada. Exemplos em pequena escala são desenvolvidos para testar procedimentos numéricos e investigar a influência dos principais parâmetros que podem influenciar no comportamento local de ligações rebitadas, tais como modelos interfaciais de contato, fricção, pré-esforço nos rebites e distribuição interna de cargas. Análises de sensibilidade são realizadas tomando como referência uma ligação rebitada com uma trinca inicial pré-existente, onde tais efeitos são investigados. São descritos os procedimentos gerais de uma metodologia de modelagem desenvolvida para resolução de problemas que envolvem a integração contínua entre modelos globais e locais e um conjunto de ferramentas criadas para possibilitar o acoplamento entre o programa de simulação em elementos finitos e sub-rotinas customizadas programadas para processamento recursivo dos modelos e análise local da fadiga. A metodologia é então aplicada ao estudo dos detalhes rebitados de uma ponte real. A caracterização do comportamento global da ponte é realizada recorrendo-se aos resultados de simulações estáticas e dinâmicas e do monitoramento de curto prazo da estrutura. Também são apresentados resultados de estudos de sensibilidade e de previsão da vida à fadiga de detalhes críticos da ponte usando o método das tensões nominais e curvas SN baseadas em classes de detalhes. Diferentes aspectos são abordados, tais como a consideração dos efeitos secundários de flexão nas ligações e a influência do tipo de veículo e da configuração do trem. Por último, é realizada uma análise local das ligações rebitadas da ponte ferroviária tomada como estudo de caso. Modelos tridimensionais detalhados das conexões são desenvolvidos em duas etapas. Na primeira são aplicadas técnicas de modelagem hierárquica para avaliar de forma pormenorizada os mecanismos de transferência de cargas entre os membros envolvidos, os efeitos secundários de flexão e a influência de diferentes hipóteses de modelagem. Na segunda etapa, são desenvolvidos submodelos com elementos sólidos e altas densidades de malhas para investigação dos campos de deformações e tensões locais nas regiões apontadas como críticas durante a modelagem hierárquica. As geometrias dos rebites são representadas explicitamente e todas as interações de contato são modeladas. A influência do pré-esforço nos rebites é avaliada. As abordagens ?N e SN são aplicadas para enquadrar o regime de fadiga das ligações, verificar critérios de falha incluindo tensões multiaxiais e fazer previsões da vida de iniciação da trinca. São apresentados os principais resultados das análises bem como as conclusões que corroboram a metodologia empregada.

As lajes dos tabuleiros de pontes de concreto armado, sejam elas maciças ou executadas com pré-lajes, são elementos estruturais suscetíveis à fadiga, devido às ações a que são submetidas. As pré-lajes, pelo fato de serem resultantes da junção de dois concretos diferentes, torna-se ainda mais suscetível à fadiga. Este trabalho apresenta estudos, ensaios e análise de resultados a respeito do comportamento à fadiga das lajes de pontes de concreto, sejam as maciças ou as executadas com pré-laje, armadas com barras ou telas soldadas. Foram realizados ensaios de fadiga de barra ao ar CA50 f10 mm isoladas e em telas para a construção da Curva de Wöhler nas condições brasileiras. Além disso, foram ensaiadas 23 lajes de concreto, sendo 6 lajes maciças e 17 executadas com prélajes, montadas com diversas configurações de armadura, submetidas a ensaios estáticos e dinâmicos. As configurações de armaduras adotadas nas lajes da pesquisa foram baseadas nas utilizadas com freqüência neste tipo de elemento das pontes, escala ½. Um dos principais motivos que levaram ao desenvolvimento desta pesquisa de caráter experimental foi a escassez de dados sobre o comportamento de lajes armadas com barras ou telas soldadas de fabricação brasileira, submetidas a ações cíclicas. Outro motivo foi a carência de estudos a respeito da iteração prélaje x capa. Foi verificado que não houve ruptura nessa região da estrutura devido aos carregamentos cíclicos aplicados no meio do vão. Ficou evidenciado também que as soldas das telas afetam sua resistência à fadiga.

Este trabalho apresenta estudos, ensaios e análises de resultados a respeito do comportamento à fadiga das estruturas de concreto armadas com barras isoladas e telas soldadas, começando pelas lajes de pontes, seus elementos mais sensíveis à fadiga. A parte experimental desta pesquisa consiste na investigação experimental do comportamento à fadiga de lajes de concreto armado, executadas com e sem pré-lajes armadas com barras de aço isoladas ou em tela soldada. Foram realizados ensaios de fadiga de barra ao ar em 36 corpos de prova de CA50 f10 mm, isoladas e em tela, com o objetivo de construir a Curva de Wöhler dessas barras de produção nacional. Além disso, foram ensaiadas 20 lajes executadas com e sem pré-lajes de concreto, montadas com diversas configurações de armadura, submetidas a ensaios estáticos e dinâmicos. A configuração de armadura adotada nas lajes da pesquisa foi baseada nas utilizadas com freqüência neste tipo de elemento das pontes. A escassez de dados precisos a respeito do comportamento de lajes armadas com barras ou com telas soldadas de fabricação brasileira submetidas a ações cíclicas conduziu ao propósito de se elaborar uma pesquisa de caráter experimental sobre esse tema, cujos resultados e conclusões pudessem fornecer informações mais precisas a respeito do desempenho das lajes.

À luz da complexidade e interdisciplinaridade de fenômenos envolvidos na construção de túneis, a modelagem hierárquica figura como importante ferramenta na análise estrutural e prática de projeto dessas estruturas. O presente trabalho desenvolve um estudo acerca de duas hierarquias de modelos bidimensionais comumente empregadas para o projeto estrutural de túneis: modelos de maciço como sólido deformável contínuo e modelos de anel sobre apoios. O estudo enfocou-se na avaliação e investigação do potencial uso conjunto de tais hierarquias de modelos na prática de projeto, principalmente quanto à comparação de fenômenos físicos representáveis e compatibilidade ou compatibilização de resultados auferidos. Para tal, entradas, saídas e hipóteses dos modelos foram descritas, com a identificação da interface entre as hierarquias. A partir de tais conceitos formalizou-se um simples procedimento prático para o cálculo caso a caso de carregamentos de compatibilização \"ideal\". Tais carregamentos, se aplicados a um modelo de anel sobre apoios, levam a resultados de esforços solicitantes no revestimento idênticos aos do modelo análogo de maciço contínuo cujos resultados são empregados para a compatibilização. O procedimento foi empregado para calibrar carregamentos de compatibilização simplificados, e utilizá-los em dois estudos. O primeiro empregou um estudo de caso para avaliar comparativamente carregamentos impostos a modelos de anel sobre apoios quanto à compatibilidade de resultados em referência a um modelo de maciço contínuo análogo. Verificou-se que a compatibilidade de carregamentos usuais da bibliografia e prática, em geral, é baixa. Por outro lado, calibrando o carregamento a partir do procedimento de compatibilização \"ideal\" proposto, mesmo com maior simplificação do carregamento imposto, compatibilidade razoável de resultados pode ser obtida, sobretudo para esforços de força normal. Isso é, desde que o carregamento imposto apresente magnitude e distribuição que remetam, de forma geral, ao carregamento de compatibilização \"ideal\", compatibilidade razoável de esforços solicitantes pode ser obtida. Motivado por tal observação, o segundo estudo realizou uma análise paramétrica dos efeitos de variação de hipóteses aplicadas a modelos de maciço como sólido deformável contínuo - como geometria, materiais, cobertura, etc. - no respectivo carregamento de compatibilização \"ideal\" para modelos de anel sobre apoios. Um total de 93 cenários de combinações de hipóteses foram avaliados, identificando-se o efeito e importância relativa de hipóteses na magnitude e padrão de distribuição dos carregamentos de compatibilização \"ideal\". O estudo antevê a possibilidade de estimar carregamentos de compatibilização simplificados a partir da definição do problema físico, sem a necessidade de conhecer de antemão os resultados do modelo de maciço contínuo, como preconizaria o cálculo do carregamento de compatibilização \"ideal\".

Neste trabalho são apresentadas duas importantes áreas de pesquisa voltadas para problemas de otimização: a Programação Matemática e, especialmente, os Algoritmos Genéticos. São classificados grande parte dos métodos clássicos da Programação Matemática, com uma breve apresentação das suas classes de subproblemas, bem como detalhes de alguns métodos. O desenvolvimento da ciência que explica a evolução das espécies é descrito, como uma ponte para a compreensão da técnica dos Algoritmos Genéticos. Apresentam-se as diferenças básicas entre os Métodos Clássicos e os Algoritmos Genéticos, com posterior análise das vantagens e desvantagens entre estas duas classes de ferramentas de otimização. São apresentados os principais parâmetros de influência no funcionamento de um Algoritmo Genético e algumas recomendações quanto às suas configurações. A essência desse trabalho se constitui em alguns exemplos de otimização de estruturas de concreto armado, como o de um trecho de Pilar dimensionado à Flexão Composta Obliqua e um Pórtico Plano de Concreto Armado de Cinco Pavimentos. Finalizando, conclui-se pela tendência promissora dos Algoritmos Genéticos para os próximos anos, o que tornará esta técnica uma das mais importantes e empregadas na resolução de uma vasta gama de aplicações.

O que se desejou investigar é se o curso de Engenharia Civil da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo mostra-se adequado principalmente na perspectiva do aluno. Pretendeu-se descobrir o que ainda deve ser mudado e o que não deve ser mudado, avaliando-se as ações implementadas na Escola com base nas percepções apontadas e divulgadas principalmente à época do seu Centenário, em 1993. O presente trabalho visa avaliar o que foi implementado nesses doze anos. Como a formação gradual do engenheiro desta Escola privilegia a formação básica e o maior número de queixas registradas era com relação às disciplinas do Ciclo Básico, focalizou-se com mais ênfase a satisfação dos alunos do primeiro e segundo ano. Esta tese apresenta sugestões de novas ações para conduzir ao aprimoramento de um curso de Engenharia.

Um dos grandes desafios da engenharia atualmente é viabilizar soluções computacionais que reduzam o tempo de processamento e forneçam respostas ainda mais precisas. Frequentemente surgem propostas com as mais diversas abordagens que exploram novas formas de resolver tais problemas ou tentam, ainda, melhorar as soluções existentes. Uma das áreas que se dedica a propor tais melhorias é a computação paralela e de alto desempenho - HPC (High Performance Computing). Técnicas que otimizem o tempo de processamento, algoritmos mais eficientes e computadores mais rápidos abrem novos horizontes possibilitando realizar tarefas que antes eram inviáveis ou levariam muito tempo para serem concluídas. Neste projeto propõe-se a implementação computacional de uma arquitetura de computação paralela com o intuito de resolver, de forma mais eficiente, em comparação com a arquitetura sequencial, problemas de Dinâmica dos Fluidos e Interação Fluido-Estrutura e que também seja possível estender esta arquitetura para a resolução de outros problemas relacionados com o Método dos Elementos Finitos. O objetivo deste trabalho é desenvolver um algoritmo computacional eficiente em linguagem de programação científica C++ e CUDA - de propriedade da NVIDIAr - tendo como base trabalhos anteriores desenvolvidos no LMC (Laboratório de Mecânica Computacional) e, posteriormente, com a arquitetura desenvolvida, executar e investigar problemas de Dinâmica dos Fluidos e Interação Fluido-Estrutura (aplicando o método dos Elementos Finitos com Fronteiras Imersas e a solução direta do sistema de equações lineares com PARDISO) com o auxílio dos computadores do LMC. Uma análise de sensibilidade para cada problema é realizada de forma a encontrar a melhor combinação entre o número de elementos da malha de elementos finitos e o speedup, e posteriormente é feita uma análise comparativa de desempenho entre a arquitetura paralela a sequencial. Com uma única GPU conseguiu-se uma considerável redução no tempo para o assembly das matrizes globais e no tempo total da simulação.

Esse trabalho visa a estudar os efeitos dinâmicos provocados por um veículo classe 3C em uma ponte de concreto de seção unicelular, com curvatura em planta, por meio da modelagem do veículo, do pavimento, das forças de interação veículo-pavimento e da estrutura. Partiu-se do modelo do veículo com nove graus de liberdade, considerando o desacoplamento dos esforços longitudinais de interação dos esforços transversais (força de inércia centrífuga). Foram calculados os carregamentos provenientes do veículo modelado, primeiramente sobre tabuleiro rígido indeslocável, considerando as irregularidades geométricas apresentadas no pavimento, com perfis iguais ou distintos sobre cada linha de pneus. Estes carregamentos foram condensados estaticamente e aplicados em um modelo estrutural simplificado (\'unifilar\') de uma ponte em seção unicelular. Utilizou-se um método iterativo para a obtenção dos esforços de interação, até se alcançar a convergência. Ainda foram confrontados resultados para duas situações de tráfego, sendo a primeira para veículo isolado trafegando sobre a estrutura e a segunda para um comboio de veículos. Por fim, as respostas dinâmicas obtidas da interação veículo-estrutura do modelo foram comparadas com uma resposta quase-estática, para a obtenção dos coeficientes de amplificação dinâmica.

Recentes descobertas de campos de petróleo e gás, a centenas de quilômetros da costa Sudeste do Brasil, em lâmina d\'água acima de 2.000m, demandam avanços científicos e tecnológicos para sua exploração segura. Entre os desafios para os engenheiros, a análise dinâmica de risers offshore é de extrema relevância devido à propensão à fadiga do material estrutural. Os movimentos de unidades flutuantes, que ocorrem devido às ondas de gravidade, impõem um tipo particular de carregamento dinâmico para os risers. Por uma questão de simplicidade, apenas o movimento de heave é considerado, embora pitch and roll também possam desempenhar um papel relevante na análise. De fato, o efeito de heave provoca a modulação de tensãoamplitude ao longo da estrutura tubular e flexível, o que pode conduzir à ressonância paramétrica como consequência da conhecida instabilidade de Mathieu. O riser vertical será o foco desse trabalho. A teoria bidimensional de vigas de Bernoulli-Euler é utilizada para se obter uma equação diferencial não linear de movimento para o riser submetido a uma carga axial e peso submerso. Modelos matemáticos - conhecidos como modelos de ordem reduzida (MORs) - com poucos graus de liberdade são adotados, mas com capacidade adequada para representar a resposta estrutural tanto qualitativa como quantitativamente. Utilizando os modos não lineares como funções de projeção no procedimento de Galerkin não linear, a interpretação física vem da igualdade dos trabalhos virtuais tanto no modelo de alta hierarquia quanto do MOR, com a consequente introdução de vínculos rígidos nos modos excluídos da análise. Aqui, a relação não linear entre as amplitudes modais e modos de vibração/frequências são levados em conta. Os resultados obtidos estão de acordo com os resultados dos testes experimentais de um modelo em escala reduzida realizado sob coordenação do LIFE&MO (Laboratório de Interação Fluido-Estrutura e Mecânica Offshore), fornecendo uma calibração do coeficiente de arrasto equivalente, para se levar em conta o sistema dissipativo que inclui tanto o amortecimento hidrodinâmico e estrutural. As respostas também são comparadas com as obtidas através do estudo de um modelo de elementos finitos, elaborado com o auxílio de um software comercial, o OrcaFlex®, e com funções clássicas de projecção, em particular, a função trigonométrica. Em seguida, variando-se os parâmetros de controle, as respostas do estado estacionário pós-crítica são mapeadas e plotadas em um diagrama policromático.

Neste trabalho, é apresentado um modelo aperfeiçoado para gerar carregamentos dinâmicos pseudo-aleatórios para modelos estruturais sob excitação sísmica e de vento. Este é baseado no modelo de vento sintético proposto por Franco, diferindo pelo fato que usa a transformada de wavelet harmônica ao invés da série de Fourier, pois tem como objetivo descrever um comportamento não estacionário com a ajuda de uma função temporal. Para testar a qualidade do sinal desenvolvido neste trabalho, este foi comparado com sinais verdadeiro, das acelerações de sismos ocorrido na cidade de Hachinohe, no Japão e em El-centro, na Califórnia, e com um sinal gerado pelo modelo do sismo sintético de Corbani, este também baseado no modelo de vento sintético, com o uso de séries de Fourier. Em todas as análises feitas, foi mostrando que embora a geração de carregamentos com transformadas de wavelet harmônica seja mais complexa, esta possui um bom potencial para gerar carregamentos mais próximos da realidade do que métodos usuais baseados em carregamentos estacionários.

Na Dissertação de Mestrado foi realizado um estudo sobre o comportamento de vigas mistas de aço e concreto biapoiadas sob iteração completa, compostas por perfis classificados como compactos em situação de incêndio. Apesar de ditas biapoiadas, a ideia principal da Dissertação é considerar, na análise em situação de incêndio, a reserva de capacidade existente nas extremidades dessas vigas, usualmente desprezada no dimensionamento à temperatura ambiente, provinda da continuidade da armadura longitudinal negativa presente na laje de concreto, sendo possível dispensar o revestimento contra fogo nesses elementos. Serão abordados, de início, os métodos de dimensionamento ao Estado-Limite Último de vigas mistas à temperatura ambiente, a fim de explicar o comportamento estrutural desse tipo de elemento, dando base para a posterior análise térmica. A análise térmica foi realizada, em uma primeira etapa, por métodos simplificados segundo normas vigentes e tomando hipóteses simplificadoras em que se desprezam esforços indiretos provocados pela dilatação térmica e gradiente térmico, sendo possível aplicar os conceitos no dia a dia de projeto. Numa segunda etapa foi realizada análise termestrutural com modelos numéricos para estudar o comportamento e colapso da viga, sendo os resultados suficientes para validar os valores de TRF encontrados por análise simplificada seguindo métodos normativos. Como conclusão, o ganho de capacidade estrutural da viga, proporcionado pela adoção da ligação mista no apoio, foi suficiente para situações de TRRFs entre 15 min e 21 min, no caso de perfis mais leves, com geometria própria para serem utilizados como vigas de piso de edifícios. Análises mostraram que não é possível justificar a ausência de revestimento contra incêndio para TRRFs de 30 min ou superiores. Tempos inferiores podem ser adotados de acordo com o denominado método do tempo equivalente, limitado a 15 min e são mais usuais para edificações de pequeno porte.

Esta pesquisa consiste no estudo da deformabilidade de estruturas de concreto, decorrente da retração e fluência. Este estudo envolve aspectos de caracterização do concreto por meio de ensaios em laboratório de retração, de fluência e de suas propriedades mecânicas (resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral e módulo de elasticidade). Por meio dessa caracterização, foram obtidos parâmetros experimentais de fluência e retração baseados em traços de concreto utilizados em obras que possam ser confrontados àqueles indicados pelas normas vigentes. Além disso, nove protótipos de pilares com duas taxas de armadura foram mantidos sob carga constante em um ambiente controlado de temperatura e umidade relativa durante 91 dias. O principal objetivo deste ensaio foi o estudo da influência da taxa de armadura na redistribuição de esforços do concreto para armadura devido às propriedades de fluência e retração em protótipos de pilares. Para prever esta redistribuição de esforços, foram feitas simulações numéricas utilizando o Método dos Elementos Finitos. As simulações consideraram tanto os modelos de previsão de fluência e retração disponível no programa quanto os resultados provenientes da caracterização laboratorial. Além disso, foram avaliadas outras formulações teóricas que prevêem as deformações ao longo do tempo em pilares. Um dos modelos de fluência que melhor se ajustou ao traço dos pilares foi calibrado e os resultados alimentaram as formulações teóricas. Os resultados teóricos foram confrontados com os observados na monitoração dos protótipos. Neste contexto, a caracterização das propriedades de fluência e retração do concreto e os indicadores estatísticos que apontam os melhores modelos de previsão representam uma contribuição ao conhecimento do comportamento de materiais usados atualmente, de forma a tornar possível o uso de um modelo eficaz em projetos de estruturas em concreto armado para os concretos estudados. Além disso, o estudo da fluência e retração em protótipos de pilares forneceu um melhor entendimento da redistribuição de tensões do concreto para armadura. Finalmente, o ajuste do modelo de fluência demonstrou ser eficaz para previsão das deformações obtidas experimentalmente.

As vibrações induzidas pela emissão vórtices (VIV) são um fenômeno de interação fluido-estrutura comum em vários problemas de engenharia. Outro fenômeno comumente encontrado em aplicações tecnológicas é a excitação paramétrica, que está associada à dependência do tempo de, ao menos, um dos parâmetros do modelo matemático. Quando a rigidez varia de forma harmônica com a frequência igual ao dobro do valor de uma das frequências naturais da estrutura, a configuração do equilíbrio trivial torna-se instável para o sistema linear não amortecido e surge instabilidade paramétrica. No contexto da dinâmica de risers, o VIV pode ocorrer concomitantemente ao fenômeno de excitação paramétrica devido à presença de correnteza marítima e modulação da rigidez geométrica, essa última associada aos movimentos da unidade flutuante no plano vertical. Este trabalho faz a investigação numérica da resposta de um cilindro rígido montado em base elástica com um e dois graus de liberdade sujeito à excitação concomitante pelo fenômeno de VIV e pela excitação paramétrica. As forças hidrodinâmicas são modeladas por meio de modelos fenomenológicos caracterizados pela equação de van der Pol. Curvas de amplitude característica em função da velocidade reduzida, ilustram o comportamento do sistema na região de lock-in. Esta pesquisa mostra que, ao contrário do observado para cilindros flexíveis, a excitação paramétrica amplifica a resposta VIV apenas em uma faixa estreita de velocidades reduzidas próximas ao pico de resposta do cilindro. Esse aumento na resposta do cilindro é acompanhado por um aumento nos coeficientes de força. Observou-se que existem algumas respostas moduladas em amplitude com rico conteúdo espectral. Esses últimos resultados são confirmados por um estudo analítico desenvolvido usando o método de escalas múltiplas. Também foi utilizada a Transformada de Hilbert-Huang, como análise no domínio do tempo-frequência e que é própria para utilização em sinais não estacionários. Destaca-se que a excitação paramétrica pode aumentar a amplitude da resposta da estrutura quando comparada ao caso somente do fenômeno de VIV.

Modern industry, such as in aerospace, automotive, biomedical and military fields, has adopted advanced manufacturing (such as particle sintering-like processes and other 3D printing) as a rapid and efficient alternative for manufacturing industrial parts. Also, state-of-the-art techniques in the civil engineering industry include 3D concrete printing and cement-based additive manufacturing processes. All these techniques invariably include thermally-active particles, such as sintering powders and functionalized cementitious materials. The purpose of this work is to present a thermo-mechanical model for the simulation of problems involving thermo-mechanically-active particles forming discrete particles systems in advanced manufacturing. Our approach is based on the Discrete Element Method (DEM), combined with lumped heat transfer equations to describe the various thermal phenomena that may take place for such systems. Particles motion and their thermal states over time are computed under the influence of body (e.g., gravitational) forces, contact and friction forces (and the related moments w.r.t. the particles centers), adhesive forces as well as applied heat from external devices, heat transfer through conduction (upon contact with other particles and objects), convective cooling and radiative effects. Phase transformation, which may be critical in certain applications, is also considered. A numerical scheme is presented for solution of the models equations. We then develop direct, large-scale numerical simulations to illustrate the validity of the proposed scheme and its practical use to the simulation of modern advanced manufacturing processes.

Encontros de pontes são estruturas de geometria variada, que dão suporte às superestruturas nas extremidades, ao mesmo tempo em que contêm os aterros de acesso. Incluem uma gama de concepções estruturais, sistematizados neste trabalho dentre 6 tipos principais. A revisão bibliográfica permitiu observar a prática construtiva de encontros no Brasil, em relação ao panorama internacional, os defeitos típicos, que geram problemas de desempenho dos quais pode-se destacar a formação de um desnível nas aproximações e a ocorrência de erosão hídrica junto às fundações e os critérios de projeto dessas estruturas, para investigar aspectos particularmente aplicáveis à análise da interação solo-estrutura (ISE) em encontros. Realiza-se então a revisão dos métodos e técnicas de modelagem que consideram essa interação, a fim de avaliar sua aplicação ao estudo de caso de um encontro leve sobre fundações profundas. Para representá-lo foi concebido um modelo tridimensional de elementos finitos com representação do solo por molas de Winkler não lineares (curvas p-y). Numa primeira análise, verificou-se que o encontro fica a maior parte do tempo sujeito a um estado de empuxo entre o ativo e o repouso, e que seus deslocamentos são toleráveis, segundo limites dados por requisitos funcionais. A partir da aplicação de forças longitudinais progressivas, observou-se que a flexibilidade do encontro não foi desprezível em relação à dos aparelhos de apoio, alterando em até 35% a rigidez total do conjunto. Noutro cenário, avaliaram-se os efeitos de grupo nas fundações profundas carregadas transversalmente, ao que foi possível observar acréscimo de 55,9% nos deslocamentos e até 44,8% nos esforços fletores das estacas, quando tais efeitos são considerados. Dentre as dificuldades da aplicação do método estão a consideração da não-linearidade física das estacas e a seleção de um modelo de curvas p-y adequado. Por fim, o encontro foi analisado a partir de um modelo 3D de meio contínuo, que validou resultados prévios, com destaque para os deslocamentos e efeitos de grupo, e permitiu observar as vantagens e desvantagens de cada método

Este trabalho descreve uma pesquisa experimental de lajes cogumelo de concreto armado com armadura de cisalhamento, sem envolver a armadura de flexão. Onze lajes cogumelo quadradas de concreto com 200 mm de espessura e 3000 mm de lado, com uma área central carregada de 200 mm de lado, foram testadas até a ruptura. O principal objetivo dos ensaios foi investigar a eficiência de se utilizar esse tipo de armadura de cisalhamento sem envolver a armadura de flexão. Todas as lajes romperam por punção, com cargas de ruptura superiores em até 110%, em relação às cargas de ruptura em lajes similares sem armadura de cisalhamento, demostrando a eficiência da armadura. Foram realizadas também simulações numéricas utilizando modelos axissimétricos e tridimensionais, de lajes cogumelo de concreto armado, com o objetivo de reproduzir numericamente alguns resultados obtidos por pesquisadores e documentados na literatura, validando a parte experimental e a modelagem numérica. As simulações numéricas nãolineares foram realizadas com programa DIANA, e o modelo de fissuração do concreto adotado foi o distribuído (smeared crack). Foram analisados os resultados de cargas últimas e tipos de ruptura, fissuração, deformações nas armaduras e no concreto e as curvas carga x deslocamento.